一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构

本技术属于热管毛细吸液芯，具体涉及一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构。

背景技术：

1、随着电子器件的微型化和高集成化，电子设备尤其是芯片的功率在不断增加，同时产生的发热问题也越发严重，在电子设备逐渐紧凑化的趋势下，电子器件的散热问题愈发紧迫。而相变传热技术便是在这样的狭小空间中解决高热流密度问题的极佳选择。相变传热技术利用真空腔中液汽相变的潜热承载热量，在气液循环将热量传递出去，在这其中，毛细吸液芯便是实现气液循环的核心结构，在发挥液体回流作用的同时，也为相变传热提供了更多强化沸腾的汽化核心，实现高效的潜热换热。

2、常见的毛细吸液芯包括有铜丝网，烧结铜粉和微沟槽结构等。

3、以现有技术中实用结构相对灵活的烧结铜粉为例，铜粉烧结的孔隙为工质的传输提供了良好的通道，其存在以下技术问题：

4、其孔隙率通常仅有50％～60％，渗透率相对较低，造成较大的渗透阻力。但相对较小的孔隙又可以进一步提高结构的毛细力，为工质在内部的传输起到正向作用。

5、只有渗透率与毛细力的协同作用才能更好地体现出结构的毛细性能，因此，如何平衡渗透率与毛细力两者的大小，则是进一步优化各种毛细结构性能的关键。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构，同时具备高毛细力和高渗透率的毛细吸液芯结构，在强化沸腾和相变传热方面具有极佳的性能。

2、本实用新型目的通过以下技术方案实现：

3、一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构的制造方法，包括以下步骤，在铜基板上均匀密布多个微球，通过烧结工艺使微球之间形成烧结颈，在多个微球的缝隙中布置纳米级的铜颗粒且使纳米级的铜颗粒形成稳定的铜结构，去除铜基板上的多个微球和烧结颈，在铜结构中形成多个球形空腔和烧结颈空腔，球形空腔和烧结颈空腔分别与微球和烧结颈相匹配，球形空腔之间通过烧结颈空腔连通。

4、进一步，在铜基板上均匀密布多个微球的实现方式为，使用喷笔在铜基板上喷涂均匀密布的高分子聚苯乙烯微球。

5、进一步，在铜基板上均匀密布多个微球的实现方式为，将聚苯乙烯微球配制成浆料，使用基板点胶将微球均匀排布在铜基板上。

6、进一步，在多个微球的缝隙中布置纳米级的铜颗粒且使纳米级的铜颗粒形成稳定的铜结构的实现方式为，在微球的缝隙中通过电沉积技术生长出纳米级的铜颗粒，通过高温烧结纳米级的铜颗粒形成稳定的铜结构。

7、进一步，去除铜基板上的多个微球和烧结颈的实现方式为，高温去除高分子聚苯乙烯微球和烧结颈，在铜结构中留下球形空腔和烧结颈空腔。

8、进一步，包括以下步骤，

9、步骤a，清洗铜基板：将铜基板浸泡在0.1mol/l的盐酸中，超声波清洗3min，去除基板，用去离子水清洗，浸泡在无水乙醇中，超声波清洗3min，取出后用去离子水清洗，无尘纸搽拭干净；

10、步骤b，配制聚苯乙烯高分子悬浊液：称量0.2g的聚苯乙烯微球颗粒，量筒量出5ml无水乙醇，将聚苯乙烯微球倒入无水乙醇中，搅拌均匀形成悬浊液；

11、步骤c，微球组装：利用喷笔，调节液流速度0.08ml/s～0.1ml/s，气液比为3:1，将聚苯乙烯悬浊液均匀的喷涂在铜基板表面，空留出10mm的长度；

12、步骤d，在设定温度120℃的烤箱中烘烤180min；

13、步骤e，配制铜的沉积液：取五水硫酸铜160～240g，硫酸60～80g，混合成酸性硫酸铜溶液，随后滴入两滴盐酸；

14、步骤f，电沉积：取直流电流0.1～0.15a，将样品板空余10mm部分连接到电源阴极，剩余部分浸没在沉积液中，阳极接入纯铜电极，沉积3h；

15、步骤g，去除模板：将样品放置在500℃真空烤箱中烘烤1.5h，取出获得反蛋白石铜吸液芯。

16、一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构，采用一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构的制造方法制备，包括铜基板,铜基板上均匀密布有多个球形空腔和烧结颈空腔，球形空腔之间通过烧结颈空腔连通,球形空腔之间的缝隙中布置有纳米级的铜颗粒且形成稳定的铜结构。

17、进一步，铜基板长度为105～110mm，宽度为9～11mm，厚度为0.5～0.8mm。

18、进一步，球形空腔尺寸为5μm。

19、进一步，毛细吸液芯长度为95～100mm，宽度为9～10.5mm，厚度为30～50μm。

20、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

21、本实用新型将常规烧结铜粉的铜粉空间与孔隙空间互换，首先在铜基板上均匀密布多个微球，通过烧结颈连接相邻的微球，在微球的缝隙中布置纳米级的铜颗粒且使纳米级的铜颗粒形成稳定的铜结构，然后去除铜基板上的多个微球和烧结颈。多个微球和烧结颈去除后，会在铜结构中形成多个分别与微球和烧结颈相匹配的球形空腔和烧结颈空腔，球形空腔之间通过烧结颈空腔连通，从而制备得到反蛋白石铜毛细吸液芯结构。该结构同时具备纳米铜颗粒产生的高毛细力和微球球腔产生的高渗透率，在强化沸腾，相变传热方面具有极佳的性能，是热管中毛细吸液芯结构的优选方案。在渗透率与毛细力的协同作用下，反蛋白石铜毛细吸液芯结构的毛细性能得到进一步优化。

技术特征：

1.一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构，其特征在于：包括铜基板,铜基板上均匀密布有多个球形空腔和烧结颈空腔，球形空腔之间通过烧结颈空腔连通,球形空腔之间的缝隙中布置有纳米级的铜颗粒且形成稳定的铜结构。

2.按照权利要求1所述的一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构，其特征在于：铜基板长度为105～110mm，宽度为9～11mm，厚度为0.5～0.8mm。

3.按照权利要求1所述的一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构，其特征在于：球形空腔尺寸为5μm。

4.按照权利要求1所述的一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构，其特征在于：毛细吸液芯长度为95～100mm，宽度为9～10.5mm，厚度为30～50μm。

技术总结
本技术涉及一种反蛋白石铜毛细吸液芯结构，包括铜基板,铜基板上均匀密布有多个球形空腔和烧结颈空腔，球形空腔之间通过烧结颈空腔连通,球形空腔之间的缝隙中布置有纳米级的铜颗粒且形成稳定的铜结构。首先在铜基板上均匀密布多个微球，在微球的缝隙中布置纳米级的铜颗粒且使纳米级的铜颗粒形成稳定的铜结构，多个微球和烧结颈去除后，会在铜结构中形成多个球形空腔和烧结颈空腔。在渗透率与毛细力的协同作用下，反蛋白石铜毛细吸液芯结构的毛细性得到进一步优化。

技术研发人员：张仕伟,刘杭,汤勇,赵威,张梓钰,朱康帅
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：20230116
技术公布日：2024/1/13